物质的主要结构和元素周期律

1、 物质的主要结构和元素周期律【考情报告】【考向预测】预计2013年高考新课标全国卷中对必修知识中“物质结构与元素周期律”的考查在选择题中出现的几率较大,考查的热点主要有:化学用语(电子式,原子、离子结构示意图,原子表达式等)、元素周期表结构、元素周期律、电子排布规律、化学键(离子键、共价键),以及各项知识的综合考查元素推断。1.正确掌握化学用语是学好化学的基础。下列化学用语中正确的是()2的比例模型: B.葡萄糖的实验式(最简式):C6H12O6 C.HClO的结构式:HOCl4Cl的电子式: +Cl- 【答案】C【知能诊断】2.已知:为纪念著名天文学家哥白尼,国际纯粹与应用化学联合会将112

2、号元素的符号定为“Cn”,汉语名为“鎶”;合理利用核能符合“低碳经济”的要求U是核反应堆的重要原料;锂被誉为“高能金属”,制取锂的原料是-锂辉矿(主要成分是LiAlSi2O6和少量钙、镁杂质)。下列对上述表述涉及元素的有关说法正确的是()A.Cn的原子核内中子数与核外电子数之差为55BU和U互为同位素,核反应属于化学变化C.40Ca2+与18具有相同的电子数2中质子总数为80【答案】C3.下列是关于Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl的比较:原子核对最外层电子的引力逐渐减弱;非金属性逐渐增强,金属性逐渐减弱;Na、Mg、Al的阳离子氧化性逐渐增强,P、S、Cl的阴离子还原性逐渐减弱;最高价氧化

3、物对应水化物的碱性逐渐减弱,酸性逐渐增强;只有Al的氧化物、氢氧化物均能与HCl、HClO4和NaOH反应;Si、P、S、Cl的氢化物稳定性逐渐减弱。其中正确的说法有( )【答案】C4.右图是元素周期表主族元素的一部分,已知短周期元素A的最外层电子数是次外层的三倍。下列关于这四种元素的说法正确的是()A.气态氢化物的稳定性:A”或“HNO3H2CO3 (3)GZYD. G、X原子的K层电子数相等,G、M原子的L层电子数相等 【解析】ZX为离子化合物,且同主族,X可能为氢,Z为钠;Y、M同主族且可形成常见化合物MY2、MY3,则Y为氧、M为硫;G原子序数比M大,且为短周期主族元素,则G为氯。上述

4、元素,最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是高氯酸(HClO4);上述元素中,非金属有氢、氧、硫、氯,其氢化物中还原性最强的为H2S;离子半径大小顺序为M(S2-)G(Cl-)Y(O2-)Z(Na+);X的K层只有1个电子,而G的K层有2个电子,D项错误。【答案】B(1)原子半径比较规律电子层数相同的原子、简单离子,原子序数越大,半径越小。电子层数不同的原子、简单离子,电子层数越多,半径越大(少有例外,但同族绝对无例外)。同一元素形成的不同原子、简单离子,电子数越多,半径越大。(2)元素性质比较规律同周期从左至右,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。同主族自上而下,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减

5、弱。【规律方法技巧】几个重要的规律:非金属性越强,其单质与氢气的化合能力越强;其氢化物越稳定;其最高价含氧酸酸性越强;其单质的氧化性一般越强,其简单离子的还原性一般越弱。(3)核外电子排布规律能量最低原理:电子总是尽先排布在能量低的电子层上。每个电子层最多只能容纳2n2(n表示电子层数)个电子。最外层最多只能容纳8个电子,K层为最外层时,最多只能容纳2个电子。金属性越强,其单质与水、酸反应置换出氢越容易;其最高价氢氧化物的碱性越强;其单质的还原性一般越强;其简单离子的氧化性越弱。次外层最多不超过18个电子,倒数第三层不超过32个电子。【演练2】下列说法正确的是()2SiO3、H3PO4、H2S

6、O3、HClO的酸性依次增强C.Al(OH)3、Mg(OH)2、NaOH、KOH的碱性依次增强-、S2-、Mg2+、Al3+的离子半径依次增大【解析】A项,Br的最外层有7个电子,次外层有18个电子,少11个电子;B项,H2SO3、HClO为非最高价含氧酸,不适用上述规律,HClO为弱酸,H2SO3为中强酸;C项中的物质都是最高价氢氧化物,且Al、Mg、Na、K的金属性由弱到强,故其最高价氧化物对应的水化物碱性依次增强;D项,S2-比F-、Mg2+、Al3+的电子层多一层,即离子半径大小顺序为S2-F-Mg2+Al3+。【答案】C热点3:元素周期表的结构 下图是元素周期表的另一种形式。下列有关

7、叙述正确的是()B.图中号元素的原子序数为20C.图中号元素的最高价氧化物既能溶于强酸又能溶于强碱D.图中号元素的氢化物的电子式为 【解析】上图中的He、Ne、Ar等稀有气体为0族元素;图中号元素为Ca,其原子序数为20;图中号元素为Si,其最高价氧化物为SiO2,能溶于强碱,但不能溶于强酸;图中号元素为P,其氢化物的电子式为 。【答案】B第A、A族同周期元素的原子序数之差为1(2、3周期)、11(4、5周期)、25(6、7周期)。(3)根据原子序数确定元素在周期表中的位置书写法:写出其原子结构示意图,再确定其位置。【规律方法技巧】(1)元素周期表的结构稀有气体原子序数比较法:与稀有气体原子序

8、数比较,找到最接近的稀有气体元素,若原子序数比稀有气体多1或2,则其位于该稀有气体的下一周期,第A或A族;若原子序数比稀有气体少15,则其与稀有气体同一周期,位于第AA族。稀有气体的原子序数分别为2、10、18、36、54、86、118。(4)周期序数与主族序数相等的元素分别位于元素周期表金属与非金属分界线的下边缘,一般具有两性。(5)对角线规则:在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素的某些性质是相似的,如:【演练3】短周期元素A、B、C、D在元素周期表中的相对位置如图所示,A、D的质子数之和为22。下列说法正确的是()A.A、C、D的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序:DCA【解析

9、】由题干信息和A、B、C、D的相对位置可知,元素A、B、C、D分别为碳、氧、铝、硫。元素A、C、D的最高价氧化物对应的水化物依次是H2CO3、Al(OH)3、H2SO4,A项错误;Al2O3为两性氧化物,B项正确;Al3+与O2-的电子层结构相同,C项错误;H2S的热稳定性比H2O弱,D项错误。【答案】B热点4:等电子粒子、8电子结构 已知A、B、C、D是短周期中的四种非金属元素,它们的原子序数依次增大,四种元素的原子最外层电子数之和为16,A与B、C、D之间均可形成含有10电子或18电子的化合物,且A、D组成的化合物在常温下呈液态。(1)A、D两种元素组成的18电子化合物的电子式是,该分子含

10、有(填“极性”、“非极性”)键。(2)A、C两种元素组成的10电子化合物,在D的单质中燃烧生成C的单质,该反应的化学方程式为。(3)A、C、D三种元素原子半径由小到大的顺序是(用元素符号表示);由A与C、A与D组成的两种10电子化合物,结合H+的能力(填化学式)更强,用离子方程式表示这一事实:。(4)A、B、D三种元素形成的18电子共价化合物的结构简式为。(5)这四种元素可组成原子个数之比为7212(按A、B、C、D顺序)的离子化合物,其名称为。【解析】A、D组成的化合物在常温下呈液态,10电子化合物为H2O,18电子化合物为H2O2,则A为“H”,D为“O”;B、C原子序数小于D,且能与A形

11、成10电子化合物,故B为“C”,C为“N”。(1)H2O2的电子式为H,该分子中既含有极性键,又含有非极性键。(5)根据原子个数之比可写出化学式H7C2NO2,该离子化合物全由非金属元素组成,说明它一定为铵盐,除去1个“N”后,余下3个H、2个C、2个O,只能组合成“CH3COO-”,故该离子化合物为乙酸铵。【答案】(1)H;极性、非极性(2)4NH3+3O2 2N2+6H2O(3)HON;NH3;NH3+H3O+ N +H2O(4)CH3OH(5)乙酸铵(或醋酸铵)【规律方法技巧】等电子粒子、8电子结构:(1)10电子粒子(Ne系列)N、H3O+ CH4、NH3、H2O、HF、NeN、OH-

12、、F- Na+、Mg2+、Al3+ (2)18电子粒子(Ar系列)C2H4、N2H4、H2O2、F2、CH3OH、CH3F、NH2OH、等SiH4、PH3、H2S、HCl、ArS2-、HS-、Cl- K+、Ca2+ (3)8电子稳定结构:对不含氢元素的ABn型化合物,当元素的化合价的绝对值与其最外层电子数之和为8时,则该原子最外层满足8电子结构。A.光气(COCl23 23 【解析】B项中H的最外层电子数为2;C项,XeF2中Xe的最外层电子数为8+2=10;D项,BF3中B的最外层电子数为3+3=6。【答案】A【演练4】下列各分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是()是()热点5:化学键分

13、析与判断 氧、硫、硒(Se)、碲(Te)等元素在化合物中常表现出多种价态,该族元素的化合物在研究和生产中有许多重要用途。S单质的常见形式为S8,其环状结构如图所示。下列有关说法正确的2O2、H2S、H2Se分子中均只含极性键B.16 g S8中含有共价键数为NA C.沸点:H2OH2SH2SH2Se【解析】H2O2分子中含有非极性键,A项错误;1个S8中含8个共价键,16 g S8中含有共价键数为 8NANA;因水分子间存在氢键,故沸点高低顺序为 H2SH2SeO,故其氢化物的稳定性为HFH2O。(5)n(Na)n(Al)n(F)=316,则该化合物是Na3AlF6。【答案】(1)Na+H-

14、(2)HFH2O(3)Cl2+H2O2 O2+2HCl(4)NaAlO2+2H2O Al(OH)3+NaOH(5)Na3AlF6 (6)Al3+2Na2O2 Al +O2+4Na+ 【规律方法技巧】元素推断题解答策略为:突破推断(顺推、逆推)作答(看清问题,答得简要明白)。其中常见的突破口如下:(1)短周期元素中特殊的电子层结构原子核内无中子的原子是1H;最外层只有1个电子的元素是H、Li、Na;电子层数与最外层电子数相等的元素是H、Be、Al;次外层电子数是最外层电子数两倍的元素是Li、Si;最外层电子数是次外层电子数两倍的元素是C;最外层电子数是次外层电子数三倍的元素是O;最高正价等于最低

15、负价绝对值的元素是H、C、Si;最高正价等于最低负价绝对值三倍的元素是S。(2)含量、性质较特殊的元素地壳中含量最多的是O,其次是Si、Al、Fe;单质是天然物质中硬度最大的元素是C;气态氢化物最易溶于水的元素是N;同一元素的气态氢化物和最高价氧化物对应的水化物化合生成盐的元素一定是N;氢化物沸点最高的非金属元素是O;常温下,单质是有色气体的元素是F、Cl;单质是最轻的金属元素的是Li;单质熔点最高的非金属元素是C(石墨);单质熔点最高的金属元素是W;单质熔点最低的金属元素是Hg;常温下呈液态的非金属单质是Br2;常温下单质与水反应最剧烈的非金属元素是F。元素在周期表中的相对位置、元素的化合价关系、元素相关的一系列数据、新信息等都可作为元素推断的突破